2025届高三二轮复习生物：专题一 细胞的代谢课件

专题一 细胞的代谢 【思维导图】 供 ATP 和 酶 2.(2023·广东卷，1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　) A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触 B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性 C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性 D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质 【曾经这样考】 C 3.(真题重组)细胞进行正常生命活动需要酶的催化，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。下列关于酶和ATP的说法正确的有____。 ①腺苷三磷酸分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊化学键。(2022·浙江1月选考，3B) ②酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A) ③胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(2020·海南卷，8C) ④线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，1C) ⑤叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。(2018·全国卷Ⅰ，1A) ⑤ 【易错辨析】 1. 能合成酶的细胞都能合成ATP，反之亦然（ ） 2. 细胞中酶的合成离不开核糖体、内质网的参与（ ） 3. 叶肉细胞中产生的ATP只能用于光合作用的暗反应（ ） 4. 人体在剧烈运动时，ATP合成速度大于分解速度（ ） 5. 酶的水解需要ATP供能，ATP的水解需要酶的催化（ ） 如哺乳动物成熟的红细胞进行无氧呼吸产生能量，合成ATP，但无核糖体，无法合成酶 ✘ ✘ ✘ ✘ 原核细胞中无内质网参与酶的合成；真核细胞有的酶如与呼吸作用有关的酶不需要内质网参与合成 叶绿体产生的ATP用于暗反应；叶肉细胞中线粒体和细胞质基质产生的ATP可用于各项生命活动 动态平衡 ✘ 一 、明确ATP与核酸的关系 特殊化学键 1．涉及磷酸二酯键的酶 (1)DNA聚合酶：催化DNA复制过程中单个脱氧核苷酸5′－P与DNA单链的3′－OH形成磷酸二酯键。PCR过程中，Taq DNA聚合酶为一种耐高温的DNA聚合酶（，且具有5′→3′外切活性）。 (2)DNA连接酶：催化连接2个DNA片段间形成磷酸二酯键。 (3)RNA聚合酶：识别启动子，并催化转录过程中核糖核苷酸间形成磷酸二酯键。 (4)限制酶：识别特定的DNA序列，并在特定位点切割，破坏磷酸二酯键。 (5)DNA酶：催化磷酸二酯键断裂，水解DNA。 (6)RNA酶：催化磷酸二酯键断裂，水解RNA。 (7)端粒酶： RNA+蛋白质。（端粒：DNA+蛋白质） 二、高中生物中常见的几种酶的作用 端粒酶的作用过程 1.末端不复制 2.端粒酶使模板链3’端加上更多端粒重复序列，延长了复制的末端 3.端粒酶继续延长末端 4.延长的链起模板作用，后随链上形成新的片段，使端粒恢复至原模板链端粒的长度 2．工具酶 (1)基因工程中的工具酶：限制酶和DNA连接酶。 (2)细胞工程中的工具酶：胰蛋白酶、胶原蛋白酶，可使动物细胞间的蛋白质纤维水解，用于制备细胞悬液。纤维素酶和果胶酶，可催化细胞壁分解，获得原生质体，用其处理愈伤组织，也可获得单个细胞。 3．水解酶：催化相应底物水解，如蔗糖酶催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，淀粉酶催化淀粉水解为麦芽糖，脂肪酶催化脂肪水解为甘油和脂肪酸，蛋白酶催化蛋白质水解为多肽和氨基酸。 4．解旋酶：催化DNA复制过程中氢键的断裂。 5．R酶：Rubisco，为一种双功能酶，具有羧化和加氧催化活性。在CO2充足时，催化CO2的固定；在CO2不足时，催化O2与C5反应，发生光呼吸过程。 6．PEP羧化酶：C4途径、CAM途径，催化CO2被PEP固定为C4（草酰乙酸）。 三、酶的特性及影响因素的曲线分析 四、与酶有关的实验设计与分析 提醒　①检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。 ②酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。 2.(2023·宿迁沭阳联考)脱氧腺苷三磷酸dATP(d表示脱氧)其结构式可简写成dA－Pα～Pβ～Pγ。下列有关dATP分析正确的是(　　) A.dATP由三分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子腺苷组成 B.细胞内生成dATP常与吸能反应相关联 C.只有连接Pγ的化学键断裂才能为生命活动提供能量 D.通过标记α位的P可使新合成的DNA带有标记 【还会这样考】 D 4.(2023·江苏如皋一模)下图中的曲线①表示某种淀粉酶在不同温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将该淀粉酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即图中的曲线②。下列叙述错误的是(　　) A.高温影响蛋白质的空间结构，从而影响淀 粉酶活性 B.该淀粉酶长时间保存于80 ℃条件下，活性 将会降低 C.曲线②中各个数据点的获得是在80 ℃条件下测得的 D.工业生产中该淀粉酶使用的最佳温度范围是70～80 ℃ D (2023·江苏南京期末·3)已知α-淀粉酶的最适温度是55℃左右。下表是某同学为此进行的验证实验，但因各组结果相同而不能达到实验目的。下列改进措施中合理的是(　　) A．5min后进行碘液检测 B．将淀粉溶液体积改为5mL C．将碘液改为斐林试剂 D．将α-淀粉酶溶液浓度改为2% 组别 实验温度 3%淀粉溶液 1%α-淀粉酶溶液 1min后碘液(棕黄色)检测 1 50℃ 2mL 1mL 溶液呈棕黄色 2 55℃ 2mL 1mL 溶液呈棕黄色 3 60℃ 2mL 1mL 溶液呈棕黄色 B (2023·浙江6月选考，7)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处理及结果如下表所示。 下列叙述错误的是(　　) A.H2O2分解生成O2导致压强改变 B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行 D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性 组别   甲中溶液(0.2 mL) 乙中溶液(2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa) 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1 C 2.(2023·新未来联考)为了探究温度和pH对海蚌过氧化氢酶活性的影响，分别测定过氧化氢酶在10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃下的酶活性。同时，将酶液在20～70 ℃温度下分别保温30 min后，再测定酶活性，观察酶的稳定性。用同样的方法，测定pH对海蚌过氧化氢酶活性的影响，结果如下图所示。下列分析错误的是(　　) A.测定酶的最适温度时，酶与底物先分别在设定温 度下保温 B.测定pH对酶活性的影响时，应加入缓冲物质以维 持pH的稳定 C.海蚌对50 ℃以下的温度变化可能具有较好的忍耐 力 D.低温、pH＝4条件下，保存海蚌过氧化氢酶效果最佳 D 光合作用 和 呼吸作用 1.(多选)(2022·江苏卷，15)下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有( 　　) A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生 大量的[H]和CO2，并消耗O2 B.生物通过代谢中间物，将物质的分解代 谢与合成代谢相互联系 C.乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位 D.物质氧化时释放的能量都储存于ATP 【曾经这样考】 BC [典例]　如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是（ ） A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过3层膜 B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C．产生的ATP可用于暗反应 D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 A 一、 光合作用与有氧呼吸的过程 1. 光合作用与细胞呼吸中的物质和能量的变化 (1)“三种”元素转移途径 Q：植物细胞产生的O2只能来自光合作用？ 不是，如 H2O2 分解也可产生 (2)NADH、NADPH和ATP的来源和去路 (3)能量变化 Q：光合色素吸收的光能有哪些用途？（人·P103） 一是将水分解为氧和H+ 二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP 【曾经这样考】 2.(2023·江苏卷，19)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题： (1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在________(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、______________ (填写2种)等。 ④ ①④ K＋、苹果酸 (2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为________进入线粒体，经过TCA循环产生的______________最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的________________，驱动细胞吸收K＋等离子。 ①②④ 丙酮酸 NADH(或[H]) H＋浓度梯度 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞______________，促进气孔张开。 (5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有___。 A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 吸水膨胀　 ABD 【还会这样考】 1.(2023·山东卷，17)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示，若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是(　　) A.甲曲线表示O2吸收量 B.O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 C.O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加 D.O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 BC 2.(2023·南京师大附中调研)2021年，中国科学家首次实现以二氧化碳为原料，不依赖植物的光合作用，在无细胞系统中构建了一条只有11步的化学—生物催化相耦合的人工淀粉合成途径，实现“光能→电能→化学能”的能量转换方式。与自然界合成淀粉需要的60个步骤相比，显著降低了合成的复杂程度。下列说法错误的是(　　) A.人工合成淀粉和光合作用合成淀粉所需的酶可能不完全相同 B.水稻光合作用过程中能量转换方式也存在“光能→电能→化学能” C.实验室常用荧光标记法研究人工合成淀粉过程中碳原子转移途径 D.该项研究有利于解决全球粮食安全问题和减缓温室效应 C 2. 不同条件下的物质含量变化的分析 （1）连续光照和间隔光照下有机物合成量的分析 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 ②持续光照条件下，会造成对NADPH、ATP的利用不充分使其有一定积累；光照和黑暗间隔条件下，NADPH、ATP基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比持续光照处理有机物的积累量要多。 （2）分析 C3、C5 等物质含量变化的一般思路 ①绘制光合作用模式简图 ②从物质的生成和消耗两个方面综合分析。如CO2供应正常、光照停止时C3的含量变化 【还会这样考】 3.在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱，出现光合作用午休现象。引起光合作用午休现象的原因不可能是(　　) A.CO2供应减少 B.叶绿素含量降低 C.光合酶活性降低 D.C3供应不足 B 4.右图为植物叶肉细胞的光合作用过程简图，其中ABCDEF分别代表不同物质，①②代表光合作用的两个反应阶段，下列说法正确的是(　　) A.A、D和B、C分别为光合作用的原料和产物，其消耗或产 生速率均为测定光合速率常用的指标 B.光照强度较大时，①过程会积累大量ATP和E，若突然停止 光照可支持②继续进行 C.②过程需要多种酶降低反应的活化能，使其能在较为温和的环境条件下进行 D.②分为D固定和C3还原两个阶段，D浓度突然降低会使F的含量暂时升高 C 3. 呼吸电子传递和光合电子传递链 （1）呼吸电子传递链 膜间隙 该过程是有氧呼吸的第三阶段 有氧呼吸前两阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气 高能电子在传递过程中逐级释放能量推动H＋跨过内膜到达线粒体基质 呼吸链的电子传递所产生的膜两侧H＋浓度差为ATP的合成提供了驱动力 ✔ ✔ ✔ ✘ 膜间隙 判断： （2）光合电子传递链 电子受体 电子 供体 名师解读　 ①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋与自由电子(e－)；光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 ②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧转运到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。 ③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出的能量来合成ATP。 [例4] 叶绿体内光反应过程如图1所示，其中PSⅠ 和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。光系统是由 光合色素和蛋白质等构成的复合体，能吸收利用 光能进行电子传递。图中实线为e－的传递过程， 虚线为H＋的运输过程。回答下列问题。 (1)要提取绿叶中的色素，通常用的试剂是________；进一步分离色素的方法是___________。 (2)从物质变化的角度分析，叶绿体中光合色素吸收光能的用途为___________________________________________________________________________ __________________________________________ (答出三点)。 无水乙醇 纸层析法 将水分解为氧、e－和H＋；H＋、e－和NADP＋生成NADPH(NADPH储存部分 能量)；ADP和Pi生成ATP(ATP储存部分能量) (3)据图1分析，ATP的合成是在H＋______(填“顺”或“逆”)浓度梯度跨膜运输的驱动下实现的。从结构与功能相适应的角度来推测，在真核细胞有氧呼吸的第_____阶段也会发生类似的ATP合成过程。 (4)1957年，科学家爱默生通过实验探究得到如图2 所示双光增益效应的结果，根据该实验结果，1960 年希尔等人提出了双光系统的概念。请以绿藻为实 验材料，写出爱默生实验的思路： 顺 三 答案一：将适宜数量的生长状态良好的绿藻先后进行三组相同适宜强度的光照，分别是红光、远红光、红光＋远红光，不同光照之间进行适宜的时间间隔，其他实验条件保持适宜，每组开始照光后测光合作用速率(或答案二：将适宜数量的生长状态良好的绿藻均分为三组，编号A、B、C。对A、B、C三组绿藻分别照射相同适宜强度的红光、远红光、红光＋远红光，其他条件控制为相同且适宜。一段时间后，测光合作用速率) 4. 光合碳同化的不同途径 光反应生成的NADPH和ATP把它们携带的能量传递给二氧化碳，结合水和其他物质形成有机物，这样就把光能转化成了植物体的化学能。 不同植物同化二氧化碳的途径有所不同，根据二氧化碳同化过程的最初产物将光合碳同化途径分为三类：C3途径、C4途径、景天酸代谢（CAM）途径。 （1）C3 途径 对于小麦、水稻等大多数绿色植物来说，进入叶肉细胞的CO2与C5反应，固定产生的第一个产物为C3，因而将此类植物称为C3植物，其进行的固定途径称为C3途径。 卡尔文循环中需要酶的调节，催化关键反应的重要酶都需要靠光来活化，所以在暗中因为缺乏ATP和NADPH，催化固定二氧化碳的酶不活跃，加上气孔关闭、二氧化碳减少，光合作用不能继续进行。 （苏·P91） （2）C4 途径 对于玉米、高粱等生活在高光照、高温环境的植物来说，进入叶肉细胞的CO2首先与PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)反应，固定产生的第一个产物为C4(草酰乙酸)，进而进入维管束鞘细胞中分解产生CO2进入卡尔文循环。因而将此类植物称为C4植物，其进行的固定途径称为C4途径。 “花环结构” C4植物的叶片结构 名师解读　 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。 [例1] (2023·江苏徐州调研)下图是C3植物和C4植物光合作用暗反应示意图，据图回答下列问题： (1)绿色植物进行光合作用时，光反应产生的 _____________在图示__________(用图中文 字表示)过程中被利用，科学家发现此过程用 到的研究方法为_______________。 已知玉米植株叶肉细胞的叶绿体不是光合 作用暗反应的场所，由此推测玉米为_____(填“C3”或“C4”)植物。 (2)据图可知，与C3植物相比，C4植物细胞中所具备的___________对CO2具有很强的亲和力，催化CO2和C3结合。从而把大气中浓度很低的CO2固定下来。C4会集中到________________________中供其利用。 ATP和NADPH 卡尔文循环 同位素标记法 C4 PEP羧化酶 维管束鞘细胞内的叶绿体 (3)C4植物叶片的维管束鞘薄壁细胞中含有许多没有基粒的叶绿体，而叶肉细胞内含有正常的叶绿体，推测C4植物光反应的场所为__________细胞。维管束鞘薄壁细胞与其邻近的叶肉细胞之间有大量的胞间连丝相连，其作用是___________________________________________。当C3植物的RuBP羧化酶活性突然下降时，细胞中的ATP含量会________(填“增加”或“减少”)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。 叶肉 实现细胞间的物质交换和信息交流(合理即可) 增加 RuBP羧化酶活性下降时，暗反应速率减慢，ATP消耗量减少，而光反应速率基本不变，ATP生成量不变，因此ATP含量会增加 （3）景天酸代谢(CAM)途径 为了适应高温干旱的环境，仙人掌、菠萝等植物叶面有较厚的角质层、叶肉细胞有很大的液泡，它们的碳固定途径（景天酸代谢途径）也很特别： 白天气孔关闭，晚上温度较低、湿度升高时气孔才打开，所以夜间二氧化碳才能进到叶肉细胞被转化固定为苹果酸，暂存在大液泡中。白天再转化成丙糖磷酸后可被合成淀粉。 此类植物具有两套羧化固定CO2的系统，这与C4植物很类似，但不同的是CAM植物没有明显的维管束鞘细胞，两类酶都存在于叶肉细胞中，是通过酶活性的昼夜调节，使羧化反应与CO2再固定分别在夜间和白天完成。 Q： ①白天产生CO2的具体场所？ ②夜间细胞pH下降的原因有？ ③推测图中A（或B）是什么物质？ 名师解读　 ①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚，该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ④分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 [例2] 如今在卧室中摆放多肉植物已成为一种时尚。 绝大多数的多肉植物有一种特殊的CO2固定方式： 夜间气孔开放，固定CO2产生的苹果酸储存在液 泡中(如图1)；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2， 用于光合作用(如图2)。据图分析回答下列问题： (1)多肉植物叶肉细胞内参与CO2固定的物质有 ________________________； 若上午10点突然降低环境中CO2浓度，则短时间内多肉植物叶肉细胞中三碳酸的含量变化是___________。 磷酸烯醇式丙酮酸和C5 基本不变 (2)研究表明，光质在植物的生长发育、形态建成和生理代谢方面具有明显的调控作用。欲研究一定比例组合(1∶1与3∶1)的红光和蓝光对某多肉植物幼苗光合作用的影响，实验应注意调节各组光源与幼苗的距离，使______________________。 除了不同比例的红蓝光组，实验还应设置__________________________作为对照组。 各组光照强度相同 白光组、红光组、蓝光组 5. 光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 名师解读　 ①光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。且能回收碳元素，具有一定的生理意义。 ③高O2环境下，光呼吸会明显加强，提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 [例3] (2022·江苏卷)图Ⅰ为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下完成光呼吸碳氧化循环。 图1 图2 (1)图1中，类囊体膜直接参与的代谢途径有___________(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是______________________________。 (2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的_______在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。 图1 ①⑥ 叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b） H2O2 (3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b(图2)。 ①曲线a，0～t1时段释放的CO2源于____________；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于____________________(2分)。 ②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是_________________ ____________________(2分)。 细胞呼吸 光呼吸和细胞呼吸 光合作用的速率 等于呼吸作用的速率 图2 (4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，通过______________降低光呼吸，提高植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的_____价值。 图3 提高CO2浓度 直接 6. 光合产物及运输 Q： ①当细胞质基质中的Pi浓度降低时，促使什么合成？ ②当细胞质基质中的Pi浓度升高时，促使什么合成？ 名师解读　 ①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 ②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 ③淀粉在叶绿体中合成后可暂时储存在叶绿体中，大量葡萄糖聚合成为少量淀粉分子，可能是避免过多葡萄糖在叶绿体基质中造成水分流入、叶绿体涨破。 ④蔗糖是大多数植物长距离运输的 主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的有点是：蔗糖为二糖，对渗透压的影响相对较小；蔗糖为非还原糖，更稳定。 二、 影响光合作用与细胞呼吸的因素 1.掌握影响细胞呼吸的4类曲线 思考　生产实践中应综合考虑多种因素对细胞呼吸及其产品品质的影响。例：如果要储存种子和果蔬，应分别给予何种储存条件？ 提示：种子——低温、低氧、干燥；果蔬——低温、低氧、一定湿度(或湿润)。 注：以下是定性分析 2.掌握影响光合作用因素的3类曲线 温度 光反应 3.两条变化曲线的比较 CO2浓度 1.(2018·江苏卷，18)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(　　) A.横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度 B.横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2 浓度 C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度 D.横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度 【曾经这样考】 D 3.农作物增产的本质就是充分利用光能，提高植物的光合作用。下列关于光合作用和细胞呼吸影响因素的表述正确的有________。 ①在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。(2021·湖南卷，7C) ②合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。(2021·辽宁卷，2C) ③油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(2021·湖南卷，12C) ④马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生。(2019·全国卷Ⅱ，2D) ①②③ 【还会这样考】 1.呼吸作用的强度受多种因素的影响，通过控制这些因素可以改变呼吸作用强度，有利于生物生命活动的正常进行。呼吸熵(RQ＝CO2释放量/O2吸收量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。图甲、乙表示相关因素对呼吸作用的影响，图丙表示某植物非绿色器官在不同氧分压下的呼吸熵。下列说法正确的是(　　) A.由甲图可知，冬季适当升高室 内温度可以升高人体温度，从而 促进人体呼吸作用 B.若乙图D点开始只进行有氧呼 吸，则D点后呼吸作用CO2释放 量和O2吸收量不一定相等 C.据丙图分析，c点以后呼吸作用的强度不再随氧分压的增大而变化 D.综合以上分析，蔬菜和水果应储存于零下低温和低氧的环境中 B 2.下图是夏季连续两天内，某植物整体光合速率的日变化曲线图，S1～S5表示曲线与横轴围成的面积，由图不能得出的结论是(　　) A.分析曲线变化趋势的不同，推测造成S2、S4面积差异的因素最可能是光照强度 B.MN段CO2释放量波动明显，主要原因是夜间温度的变化影响了呼吸酶的活性 C.在B、I点时，该植物叶肉细胞光合作用固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量 D.若该植物经过这两昼夜仍能生长，则S2＋S4>S1＋S3＋S5，有机物的积累量大于零 C 4.净光合速率及“关键点”的移动 (1)光补偿点对应的两种生理状态 ①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。 ②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量， 其他条件不变) 条件 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度 (光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度 (光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表饱和点对应的最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 【还会这样考】 1.(2023·江苏盐城调研)绿色植物的光合产物制造器官， 常被称作“源”，如绿色叶片；而光合产物的储存部 位则被称作“库”，如马铃薯的块茎。右图是马铃薯 光合产物的形成及运输示意图，下表是马铃薯去留块 茎的相关实验结果。下列相关叙述中错误的是(　　) 组别 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶片蔗糖含量/(mg·g－1FW) 对照组(留块茎) 5.39 30.14 实验组(去块茎) 2.48 34.20 D A.马铃薯叶片光合作用合成的有机物通过筛管运到块茎 B.马铃薯和红薯的“库”都富含淀粉，但前者不甜的原因可能是细胞中缺乏淀粉酶 C.据表中数据推测，去除马铃薯块茎降低了库的大小，使叶片中蔗糖输出量降低，进而抑制了光合速率 D.将实验组的部分叶片进行遮光处理，检测未遮光叶片的蔗糖含量及光合速率，与只去除块茎植株的叶片相比，若蔗糖含量上升、光合速率下降，则支持C选项的推测 5.环境胁迫(逆境)对光合作用的影响 胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。 非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。非生物胁迫的主要类型： 类型 影响原理 主要表现 光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤 CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收 水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 6.传统农业生产模式及应用 【还会这样考】 1.(2023·扬州期初)农业生产过程中，常采取一些特殊的栽培措施以提高产量。下列措施中，无法达到目的的是(　　) A.通过控制光照时间，可提高烟草、莴苣等植物的种子萌发率 B.在辣椒生长期松土，有利于辣椒根系吸收和利用土壤中的有机物 C.将玉米和大豆一起套种，有利于充分利用光能，增加经济收益 D.通过修剪果树枝条，减少叶片相互遮挡，有利于提高果树的产量 B 2.(2023·泰州期末)粮食安全是国家安全的重要基础，提高农作物产量是确保粮食安全的重要保障。下列有关农业生产的措施中，不利于提高农作物产量的是(　　) A.适时播种，合理密植，保证通风 B.适度施用有机肥料，以利于改善土壤结构 C.提高耕地复种指数，发展间作套种 D.大棚栽培，夏季夜间在塑料薄膜上铺盖草帘 D $$